JPH07111179B2 - 油圧ポンプの制御装置 - Google Patents

油圧ポンプの制御装置

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JPH07111179B2
JPH07111179B2 JP1275745A JP27574589A JPH07111179B2 JP H07111179 B2 JPH07111179 B2 JP H07111179B2 JP 1275745 A JP1275745 A JP 1275745A JP 27574589 A JP27574589 A JP 27574589A JP H07111179 B2 JPH07111179 B2 JP H07111179B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は油圧ショベル等の土木・建設機械に使用する油
圧ポンプの制御装置に係わり、特に油圧ポンプの押しの
け容積を検出し、フィードバック制御によりその押しの
け容積を制御する油圧ポンプの制御装置に関する。
〔従来の技術〕 油圧ショベル等の土木・建設機械においては、油圧ポン
プから吐出した圧油を方向切換弁を介して油圧アクチュ
エータに導き、これを駆動してブーム、アーム等の作業
部材を操作し、必要な作業を行う。油圧ポンプには固定
容量型と可変容量型とがあり、可変容量型を用いる場合
には油圧ポンプに方向切換弁の要求流量に応じてポンプ
容量を制御するための制御装置が設けられる。
この油圧ポンプの制御装置の従来例としては、例えば特
開昭60−125402号に記載のものがあり、この制御装置
は、油圧ポンプの押しのけ容積、斜板ポンプにあっては
斜板の位置を検出する変位検出器と、油圧ポンプの斜板
位置の目標値と変位検出器で検出した斜板位置とから操
作指令値を演算し、対応する指令信号を出力するコント
ローラと、コントローラからの指令信号に基づき油圧ポ
ンプの斜板を操作し、ポンプ容量を制御するポンプレギ
ュレータとを備え、斜板の位置の目標値と変位検出器で
検出した斜板の位置との偏差が零になるようにフィード
バック制御を行うものである。
(発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、この従来の制御装置では、変位検出器の
故障、変位検出器とコントローラ間の信号伝達経路の異
常等によりコントローラに入力される検出信号に異常が
生じた場合には、その異常な検出信号によりフィードバ
ック制御が行われるため、斜板位置が目標値から大きく
外れるなど油圧ポンプの容量制御ができなくなり、この
ため油圧アクチュエータの速度制御ができなくなり、極
めて危険な状態を招くという問題があった。
本発明の目的は、検出信号に異常が生じた場合でもポン
プ容量制御を可能とする油圧ポンプの制御装置を提供す
ることである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため本発明は次の構成を採用する。
すなわち、方向切換弁を介して油圧アクチュエータに圧
油を供給する油圧ポンプの制御装置であって、油圧ポン
プの押しのけ容積を検出する検出手段と、前記方向切換
弁の要求流量に応じて油圧ポンプの押しのけ容積の目標
値を演算し、この目標値と前記検出手段で検出した押し
のけ容積とから操作指令値を演算し、対応する指令信号
を出力する制御手段と、前記指令信号に基づき油圧ポン
プの押しのけ容積可変手段を操作し、油圧ポンプの容量
を制御するポンプレギュレータとを備えた油圧ポンプの
制御装置において、前記制御手段は、前記押しのけ容積
の目標値から当該目標値に対して予め定められた関数関
係に基づき基本指令値を求める第1の制御経路、前記押
しのけ容積の目標値と前記検出手段で検出した押しのけ
容積との偏差を求め、この偏差から前記基本指令値に対
する補正値を求める第2の制御経路、および前記基本指
令値に前記補正値を加算して前記操作指令値を求める加
算部を有する制御演算手段と、前記検出手段の検出信号
の異常を判定する異常判定手段と、前記異常判定手段で
前記検出信号の異常が判定されたときに前記制御演算手
段の第2の制御経路を遮断するスイッチ手段とを備える
構成とする。
〔作用〕
このように構成した本発明においては、検出信号が正常
なときは第2の制御経路が機能し、押しのけ容積の目標
値と検出値との偏差から求めた補正値が第1の制御経路
で求めた基本指令値に加算され、フィードバック制御が
行われる。検出信号に異常が発生した場合にはスイッチ
手段により第2の制御経路が遮断され、第1の制御経路
で求めた基本指令値から直接操作指令値が求められ、油
圧ポンプはオープンループで制御される。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図および第2図により説
明する。
第1図において、参照番号1は可変容量型の油圧ポンプ
であり、押しのけ容積可変機構、すなわち、斜板2によ
り容量が制御される。油圧ポンプ1より吐出された圧油
は吐出管路3から方向切換弁4を経て、負荷である油圧
モータ5に供給され、これを駆動する。
参照番号6は油圧ポンプ1の制御装置であり、差圧計
7、圧力検出器8、変位検出器9のセンサ群と、コント
ローラ10と、電磁比例弁11と、ポンプレギュレータ12と
からなっている。
差圧計7は油圧ポンプ1の吐出圧力Psと油圧モータ5の
負荷圧力PLとの差圧ΔPを検出し、圧力検出器8は油
圧ポンプ1の吐出圧力Psを検出し、変位検出器9は油圧
ポンプ1の斜板2の位置、すなわち、押しのけ容積を検
出し、それぞれ対応する電気信号をコントローラ10に送
る。コントローラ10はこれら検出信号に基づき油圧ポン
プ1の斜板2の目標位置を演算し、対応する指令信号X
を出力する。電磁比例弁11はこの指令信号Xを油圧信号
に変換し、これをポンプレギュレータ12に負荷する。
ポンプレギュレータ12は、油圧ポンプ1の斜板2を駆動
するサーボシリンダ13と、サーボシリンダ13の動きを決
めるサーボ制御弁14とを有し、サーボ制御弁14は一端に
電磁比例弁11からの油圧信号が導かれる受圧部15を有
し、他端にばね16を有し、サーボ制御弁14は受圧部15に
導かれる油圧信号のレベルに応じてばね16に対抗して図
示左方に駆動され、サーボシリンダ13のピストン位置、
すなわち、油圧ポンプ1の斜板2の位置を決定する。サ
ーボシリンダ13およびサーボ制御弁14にはサーボシリン
ダ13の駆動用の流体として油圧ポンプ1の吐出圧力がチ
ェック弁17を介して導かれる。
参照番号18はパイロットポンプであり、そのパイロット
圧力はリリーフ弁19により設定される。このパイロット
圧力は電磁比例弁11に送られ、油圧信号の油圧源とされ
る。また、パイロット圧力はチェック弁20を介して上述
したチェック弁17の下流に導かれ、油圧ポンプ1の吐出
圧力が低いときにサーボシリンダ13の駆動用の第2の流
体として用いられる。なお、21はタンクである。
コントローラ10で行われる演算の内容を機能ブロック図
で第2図に示す。
第2図において、参照番号30は差圧ΔPとポンプ吐出圧
力Psとから油圧ポンプ1の斜板2の目標位置θoを演算
するブロックであり、参照番号31はその目標位置θoか
ら指令信号Xを生成するブロックである。
ブロック30において、ブロック32では差圧ΔPから差圧
ΔPを目標差圧ΔPoに保持するための差圧目標吐出量θ
Δpの変化速度Δpが求められ、この変化速度Δp
を積分ブロック33で積分して差圧目標吐出量θΔpを求
める。一方、ブロック34では、油圧ポンプ1の吐出圧力
Psから予め記憶した入力トルク制限関数に基づき入力制
限目標吐出量θTを求める。このようにして求めた2つ
の目標値θΔp,θTは最小値選択ブロック35でそのうち
の小値が選択され、油圧ポンプ1の押しのけ容積の目標
値、すなわち、斜板2の目標位置θoが決定される。
ブロック31は第1の制御経路36と第2の制御経路37とを
有し、第1の制御経路36ではブロック38において斜板2
の目標位置θoを予め定めた関数関係に基づき基本指令
値ioに変換する。この関数は電磁比例弁11の特性に応
じて斜板2の目標位置θoを基本指令置ioに変換する
ためのものであり、コントローラ10に予め記憶してお
く。
第2の制御経路37においては、減算部39で斜板2の目標
位置θoと変位検出器9で検出した斜板2の位置θとの
偏差がとられ、スイッチ機能を有するブロック40を経て
ブロック41で比例定数Kを掛けて補正値icを得る。
ブロック38で得た基本指令値ioとブロック41で得た補
正値icとは加算部42で加算され、操作指令値ixが得ら
れ、操作指令値ixは増幅器43で増幅され、指令信号X
に変換される。
一方、変位検出器9で得た斜板2の位置θの検出信号は
異常判定ブロック44に送られ、その検出信号が異常かど
うかが判定される。この判定は、例えば正常時の検出信
号のレベル範囲を予め記憶しておき、検出信号のレベル
がその範囲内かどうかを見ることにより行うことがで
き、検出信号がその範囲を逸脱すると異常であると判定
される。ブロック44は、検出信号が正常のときはレベル
0の信号を出力し、異常が判定されるとレベル1の信号
を出力する。この信号はブロック40に送られ、ブロック
40は信号が0のときは図示の位置にあり、偏差Δθをブ
ロック41に伝達し、信号が1になると第2の制御経路37
を遮断し、予め用意したブロック45のΔθ=0の値を出
力する。このため、補正値ic=0となり、加算部42で
は基本指令値ioの値がそのまま操作指令値ixとなる。
次に、このように構成した本実施例の動作を説明する。
まず、前段のブロック30において、差圧目標吐出量θΔ
pが入力制限目標吐出量θTよりも小さいときは、最小
値選択ブロック35において差圧目標吐出量θΔpが選択
され、これが斜板目標位置θoとなる。このため、油圧
ポンプ1の斜板2の位置は、差圧ΔPが目標差圧ΔPoに
保持されるよう制御される。ここで差圧ΔPは方向切換
弁4の要求流量(操作量)に応じて変化する値であり、
斜板目標値θoはその要求流量に応じた目標値となる。
すなわち、油圧ポンプ1の吐出量はロードセンシング制
御により要求流量に応じた流量となるよう制御される。
油圧ポンプ1の吐出圧力Psが増大し、入力制限目標吐出
量θTが差圧目標吐出量θΔpよりも小さくなると、最
小値選択ブロック35において入力制限目標吐出量θTが
選択され、これが斜板目標位置θoとなる。このため、
油圧ポンプ1の斜板2の位置目標値θoは入力制限目標
吐出量θTに制限され、油圧ポンプ1の入力制限制御を
行う。
後段のブロック31においては、変位検出器9の検出信号
に異常がないときは、異常判定ブロック44はレベル0の
信号を出力し、ブロック40は図示の位置にあり、第2の
制御経路37は遮断されないので、ブロック30で求めた斜
板目標位置θoから第1の制御経路36では基本指令値i
oが求められ、第2の制御経路37では偏差Δθに応じた
補正値icが求められ、これらが加算されて操作指令値
ixが求められる。したがって、電磁比例弁11にはこの
操作指令値ixに対応する指令信号Xが送られ、油圧ポ
ンプ1の斜板位置がこれに応じて制御される。すなわ
ち、検出した斜板位置θが目標位置θoよりも大きいと
きは補正値icとして偏差Δθに応じた負の値が演算さ
れるので、操作指令値ixは基本指令値ioよりも小さく
なるように補正され、偏差Δθが小さくなるように斜板
位置が制御される。逆の場合は、補正値icとして正の
値が演算されるので、操作指令値ixは基本指令値ioよ
り大きくなるように補正され、同様に偏差Δθが小さく
なるように斜板位置が制御される。換言すれば、第1の
制御経路36と第2の制御経路37が組み合わさってフィー
ドバック制御系を構成し、油圧ポンプ1の斜板2はフィ
ードバック制御される。
一方、変位検出器9が故障したり、変位検出器9からコ
ントローラ10に至る信号伝達系に異常が生じるなどし
て、変位検出器9の検出信号に異常が発生した場合に
は、異常判定ブロック44からはレベル1の信号が出力さ
れ、ブロック40は第2の制御経路37を遮断し、補正値ic
はic=0となる。このため、操作指令値ixとしては基
本補正値ioに等しい値が求められ、油圧ポンプ1の斜
板2はこの操作指令値ixにより制御される。すなわ
ち、第2の制御経路37を遮断しても、第1の制御経路36
はオープンループの制御系として機能し、油圧ポンプ1
の斜板位置はそのオープンループにより制御される。し
たがって、検出信号に異常が生じても油圧ポンプ1の容
量制御が可能であり、油圧ポンプ1の容量制御が不能に
なることにより油圧モータ5の動作速度が制御できなく
なり、危険な状態を招くことを防止できる。
したがって、本実施例によれば、変位検出器9からの検
出信号が正常な場合は、電磁比例弁11をフィードバック
制御により制御するので、油圧ポンプ1の正確な容量制
御が可能となり、変位検出器9からの検出信号に異常が
生じた場合には、オープンループによる制御で電磁比例
弁11を制御するので、油圧ポンプ1が制御不能に陥るこ
とがなく、信頼性の向上を図ることができる。また、基
本指令値と補正値の加算により操作指令値を求めるの
で、補正値の比例定数Kを大きくしないでも所要の即応
性および安定性を得ることができる。
なお、以上の実施例では、ブロック30でロードセンシン
グ制御と入力トルク制限制御を組み合わせて斜板目標位
置θoを演算したが、斜板目標位置θoの演算は斜板目
標値θoが要求流量に応じた値になるのであればこれに
限定されるものではなく、その他の任意の手法を採用で
きるものである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、検出信号に異常が生じた場合でもポン
プ容量制御が可能であるので、ポンプ容量制御の信頼性
を向上し、油圧アクチュエータの速度制御の安全性を確
保することができる。さらに基本指令値と補正値の加算
により操作指令値を求めるので、補正値の比例定数Kを
大きくしないでも所要の即応性および安定性を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による制御装置を適用した油
圧回路を示す概略図であり、第2図は、第1図に示すコ
ントローラの演算内容を示す機能ブロック図である。 符号の説明 1……油圧ポンプ 2……斜板(押しのけ容積可変手段) 9……変位検出器 10……コントローラ(制御手段) 12……ポンプレギュレータ 36……第1の制御経路 37……第2の制御経路 40……スイッチ手段 42……加算部 44……異常判定ブロック θo……斜板目標位置 io……基本指令値 Δθ……偏差 ic……補正値 ix……操作指令値 X……指令信号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】方向切換弁を介して油圧アクチュエータに
    圧油を供給する油圧ポンプの制御装置であって、油圧ポ
    ンプの押しのけ容積を検出する検出手段と、前記方向切
    換弁の要求流量に応じて油圧ポンプの押しのけ容積の目
    標値を演算し、この目標値と前記検出手段で検出した押
    しのけ容積とから操作指令値を演算し、対応する指令信
    号を出力する制御手段と、前記指令信号に基づき油圧ポ
    ンプの押しのけ容積可変手段を操作し、油圧ポンプの容
    量を制御するポンプレギュレータとを備えた油圧ポンプ
    の制御装置において、 前記制御手段は、前記押しのけ容積の目標値から当該目
    標値に対して予め定められた関数関係に基づき基本指令
    値を求める第1の制御経路、前記押しのけ容積の目標値
    と前記検出手段で検出した押しのけ容積との偏差を求
    め、この偏差から前記基本指令値に対する補正値を求め
    る第2の制御経路、および前記基本指令値に前記補正値
    を加算して前記操作指令値を求める加算部を有する制御
    演算手段と、前記検出手段の検出信号の異常を判定する
    異常判定手段と、前記異常判定手段で前記検出信号の異
    常が判定されたときに前記制御演算手段の第2の制御経
    路を遮断するスイッチ手段とを備えることを特徴とする
    油圧ポンプの制御装置。
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